Эндоглин - Endoglin
Эндоглин (ENG) - это мембранный гликопротеин I типа, расположенный на поверхности клеток и входящий в состав рецепторного комплекса TGF beta . Его также обычно называют CD105, END, FLJ41744, HHT1, ORW и ORW1. Он играет решающую роль в ангиогенезе , что делает его важным белком для роста опухоли, выживания и метастазирования раковых клеток в другие участки тела.
Ген и экспрессия
Ген эндоглина человека расположен на хромосоме 9 человека с расположением цитогенной полосы на 9q34.11. Гликопротеин эндоглина кодируется 39 757 п.н. и транслируется в 658 аминокислот.
Экспрессия гена эндоглина в покоящихся эндотелиальных клетках обычно низкая. Однако это меняется, когда начинается неоангиогенез, и эндотелиальные клетки становятся активными в таких местах, как сосуды опухоли, воспаленные ткани, кожа с псориазом, повреждение сосудов и во время эмбриогенеза. Экспрессия сосудистой системы начинается примерно через 4 недели и продолжается после этого. Другие клетки, в которых экспрессируется эндоглин, состоят из моноцитов, особенно тех, которые переходят в макрофаги, с низкой экспрессией в нормальных гладкомышечных клетках, с высокой экспрессией в гладкомышечных клетках сосудов и в тканях почек и печени, подвергающихся фиброзу.
Состав
Гликопротеин состоит из гомо димер 180 кДа , стабилизированной межмолекулярных дисульфидных связей. Он имеет большой внеклеточный домен из примерно 561 аминокислоты, гидрофобный трансмембранный домен и короткий цитоплазматический хвостовой домен, состоящий из 45 аминокислот. Область из 260 аминокислот, ближайшая к внеклеточной мембране, называется ZP-доменом (или, точнее, ZP-модулем ). Самая внешняя внеклеточная область называется орфанным доменом (или орфанной областью), и это часть, которая связывает лиганды, такие как BMP-9 .
Есть две изоформы эндоглина, созданные альтернативным сплайсингом: длинная изоформа (L-эндоглин) и короткая изоформа (S-эндоглин). Однако L-изоформа экспрессируется в большей степени, чем S-изоформа. Растворимая форма эндоглина может быть продуцирована протеолитическим расщеплением металлопротеиназы ММР-14 во внеклеточном домене вблизи мембраны. Он был обнаружен на эндотелиальных клетках всех тканей, активированных макрофагах , активированных моноцитах, фибробластах лимфобластов и гладкомышечных клетках . Эндоглин был впервые идентифицирован с использованием моноклонального антитела (mAb) 44G4, но было обнаружено больше mAb против эндоглина, что дало больше способов идентифицировать его в тканях.
Предполагается, что эндоглин имеет 5 потенциальных сайтов N-связанного гликозилирования в N-концевом домене и O-гликановый домен около мембранного домена, который богат серином и треонином. Цитоплазматический хвост содержит PDZ-связывающий мотив, который позволяет ему связываться с PDZ-содержащими белками и взаимодействовать с ними. Он содержит последовательность трипептида аргинин-глицин-аспарагиновая кислота (RGD), которая обеспечивает клеточную адгезию за счет связывания интегринов или других рецепторов связывания RGD, присутствующих во внеклеточном матриксе (ECM). Эта последовательность RGD на эндоглине является первой последовательностью RGD, идентифицированной на эндотелиальной ткани.
Рентгеноструктурные исследования эндоглина человека ( PDB : 5I04 , 5HZV ) и его комплекса с лигандом BMP-9 ( PDB : 5HZW ) показали, что орфанная область белка состоит из двух доменов (OR1 и OR2) с новым складка в результате дупликации гена и круговой перестановки. Модуль ZP , части ZP-N и ZP-C которого плотно упакованы друг относительно друга, опосредует гомодимеризацию эндоглина, образуя межмолекулярную дисульфидную связь, которая включает цистеин 516. Вместе со вторым межмолекулярным дисульфидом, включающим цистеин 582, это генерирует молекулярный зажим, который закрепляет лиганд посредством взаимодействия двух копий OR1 с суставными частями гомодимерного BMP-9 . Помимо обоснования большого количества мутаций HHT1, кристаллическая структура эндоглина показывает, что эпитоп анти-ENG моноклонального антитела TRC105 перекрывается с сайтом связывания для BMP-9 .
Взаимодействия
Эндоглин было показано, взаимодействуют с высоким сродством к TGF бета - рецептора 3 и TGF бета - рецептора 1 , и с более низким сродством к TGF бета - рецептора 2 . Он имеет высокое сходство последовательности с другим белком, связывающим бета-белок TGF, бетагликаном, который был одним из первых признаков, указывающих на то, что эндоглин является белком, связывающим бета-белок TGF. Однако было показано, что TGF beta связывается с высокой аффинностью только с небольшим количеством доступного эндоглина, что позволяет предположить, что существует другой фактор, регулирующий это связывание.
Сам эндоглин не связывает бета-лиганды TGF, но присутствует с рецепторами TGF-бета, когда лиганд связан, что указывает на важную роль эндоглина. Полноразмерный эндоглин будет связываться с комплексом рецепторов TGF бета независимо от того, связан ли TGF бета или нет, но усеченные формы эндоглина имеют более специфическое связывание. Аминокислотный участок (аа) 437–558 во внеклеточном домене эндоглина будет связываться с бета-рецептором II TGF. Бета-рецептор I TGF связывается с участком 437–588 аминокислот и с участком между 437 и N-концом. В отличие от рецептора I бета TGF, который может связываться с цитоплазматическим хвостом только тогда, когда его киназный домен неактивен, рецептор II TGF бета может связывать эндоглин с неактивным и активным доменом киназы. Киназа активна, когда она фосфорилирована. Более того, бета-рецептор I TGF отделяется от эндоглина вскоре после того, как он фосфорилирует свой цитоплазматический хвост, оставляя рецептор I бета-TGF неактивным. Эндоглин конститутивно фосфорилируется по остаткам серина и треонина в цитоплазматическом домене. Высокая степень взаимодействия между цитоплазматическим и внеклеточным хвостом эндоглина с комплексами рецепторов TGF-бета указывает на важную роль эндоглина в модуляции бета-ответов TGF, таких как клеточная локализация и клеточная миграция.
Эндоглин также может опосредовать динамику F-актина, фокальные адгезии, микротрубочковые структуры, эндоцитозный везикулярный транспорт посредством взаимодействия с зиксином, ZRP-1, бета-аррестином и Tctex2beta, LK1, ALK5, TGF бета-рецептором II и GIPC. В одном исследовании с мышиными фибробластами сверхэкспрессия эндоглина привела к снижению некоторых компонентов ВКМ, уменьшению клеточной миграции, изменению клеточной морфологии и образованию межклеточных кластеров.
Функция
Было обнаружено, что эндоглин является вспомогательным рецептором для рецепторного комплекса TGF-бета. Таким образом, он участвует в модуляции ответа на связывание TGF-beta1 , TGF-beta3 , активина -A , BMP-2 , BMP-7 и BMP-9. Помимо передачи сигналов TGF-бета, эндоглин может выполнять и другие функции. Было высказано предположение, что эндоглин участвует в организации цитоскелета, влияя на морфологию и миграцию клеток. Эндоглин играет важную роль в развитии сердечно-сосудистой системы и ремоделировании сосудов. Его экспрессия регулируется в процессе развития сердца. Подопытные мыши без гена эндоглина погибают из-за сердечно-сосудистых нарушений.
Клиническое значение
У людей эндоглин может быть вовлечен в аутосомно-доминантное заболевание, известное как наследственная геморрагическая телеангиэктазия (HHT) типа 1. HHT - фактически первое заболевание человека, связанное с комплексом рецепторов бета TGF. Это состояние приводит к частым кровотечениям из носа, телеангиэктазиям на коже и слизистой оболочке и может вызывать артериовенозные мальформации в различных органах, включая мозг, легкие и печень.
Мутации, вызывающие HHT
Вот некоторые мутации, которые приводят к этому заболеванию:
- Замена цитозина (C) на гуанин (G), которая превращает тирозин в стоп-кодон
- делеция 39 пар оснований
- делеция 2 пар оснований, которая создает ранний стоп-кодон
Было обнаружено, что уровень эндоглина повышен у беременных женщин, у которых впоследствии развивается преэклампсия .
Роль в раке
Роль эндоглина в ангиогенезе и модуляции передачи сигналов рецептора бета TGF, которая опосредует клеточную локализацию, клеточную миграцию, клеточную морфологию, пролиферацию клеток, формирование кластеров и т. Д., Делает эндоглин важным игроком в росте и метастазировании опухолей. Возможность нацеливать и эффективно снижать или останавливать неоангиогенез в опухолях может предотвратить метастазирование первичных раковых клеток в другие области тела. Также было высказано предположение, что эндоглин можно использовать для визуализации опухоли и прогноза.
Роль эндоглина при раке временами может быть противоречивой, поскольку он необходим для неоангиогенеза в опухолях, который необходим для роста и выживания опухоли, однако снижение экспрессии эндоглина во многих случаях рака коррелирует с отрицательным исходом этого рака. При раке груди, например, уменьшение полной формы эндоглина и увеличение растворимой формы эндоглина коррелируют с метастазированием раковых клеток. Комплекс TGF-бета-рецептор-эндоглин также ретранслирует противоречащие сигналы от TGF-бета. TGF-бета может действовать как опухолевый супрессор на предраковой стадии доброкачественного новообразования, подавляя его рост и индуцируя апоптоз. Однако после того, как раковые клетки прошли через признаки рака и утратили тормозные реакции роста, TGF-бета опосредует клеточную инвазию, ангиогенез (с помощью эндоглина), уклонение иммунной системы и их состав ECM, позволяя им стать злокачественными.
Рак простаты и экспрессия эндоглина
Было показано, что экспрессия эндоглина и секреция TGF-бета ослабляются в стромальных клетках костного мозга при совместном культивировании с клетками рака простаты. Кроме того, нижестоящий путь передачи сигналов TGF-beta / bone morphogenic protein (BMP), который включает Smad1 и Smad2 / 3, был ослаблен вместе с Smad-зависимой транскрипцией гена. Другой результат этого исследования заключался в том, что как Smad1 / 5/8-зависимый ингибитор экспрессии связывания ДНК 1, так и Smad2 / 3-зависимый ингибитор активатора плазминогена I имели снижение экспрессии и пролиферации клеток. В конечном счете, кокультивированные клетки рака простаты изменили передачу сигналов TGF-бета в костных стромальных клетках, что позволяет предположить, что эта модуляция является механизмом метастазов рака простаты, способствующим их росту и выживанию в реактивной костной строме. Это исследование подчеркивает важность эндоглина в сигнальных путях TGF-бета в других типах клеток, кроме эндотелиальных.
Как мишень для наркотиков
TRC105 - экспериментальное антитело, нацеленное на эндоглин в качестве антиангиогенезного лечения саркомы мягких тканей .
Смотрите также
использованная литература
внешние ссылки
- GeneReviews / NCBI / NIH / UW запись о наследственной геморрагической телеангиэктазии
- Антиген CD105 + в Национальной медицинской библиотеке США по медицинским предметным рубрикам (MeSH)